层次分析法在桥梁施工安全风险评估中的应用研究

伍鹏

（广州市公路实业发展有限公司，广东 广州 510630）

0 引言

随着基础建设的大力推进，更多的桥梁飞架南北、跨越东西。当前，我国桥梁总数已超过140 万座。伴随着基数的增大，施工安全事故也时有发生。而桥梁工程因需要进行大跨度施工和高空作业，所造成安全事故的后果是极其严重的[1]。通过对桥梁工程施工过程中的安全风险进行研究分析和评估分级，从而根据评估结果采取具体的施工技术及安全措施上的应对策略，可以大幅度提高工程建设效率[2]。

1 层次分析法的基本理论及评估步骤

层次分析法于20 世纪末被提出，是建立在系统理论基础上的一种解决实际问题的方法，作为一种有效的决策和评估方法，在工程建设中得到广泛应用[3]。该方法的具体应用步骤如下。

第一，根据桥型、施工方式，建立目标层、准则层和指标层。

第二，构造判断（成对比较）矩阵，赋值标准如表1所示。

表1 矩阵数值表

第三，指标层权重及一致性检验。

采用平均根法计算各风险因素间相对权重，计算方法如下：

式（1）～式（2）中：n 为判断矩阵阶数；aij为判断矩阵第i 行、第j 列元素；ωi为相对权重；定义CI 为一致性指标，指标数值与一致性成反比。一致性指标如为0，则完全符合；如略大于0，则基本可以接受；如远大于0，则不能接受。

在桥梁施工的实际应用过程中，数据的随机性可能导致一致性存在离散，造成结果有所偏差[4]。定义一个随机调整指标RI，通过RI 对一致性指标进行调整，计算出最终的检验值，具体如下：

式（3）～式（5）中：A 为n×n 维判断矩阵；λmax为最大特征值;RI 为平均随机一致性标志，可查表得出（见表2）；CR 为检验标准值；CI＜0.1 时，判断矩阵满足一致性要求。

表2 平均一致性指标RI值

当计算所得的CR＜0.1 时，一致性能够符合构建要求；当CR≥0.1 时，一致性不能满足构建要求。

第四，开展桥梁施工安全风险评估。

一是构建特征向量：

二是构建风险指数向量：

式（6）～式（7）中：P 为事故可能性等级；C 为工程风险损失等级。具体标准分别如表3、表4 所示。

表3 事故可能性等级标准

表4 工程风险损失等级标准

通过专家打分，确立安全风险事件分值。事故可能性等级标准为I、II、III、IV、V；专家打分值（C 值）为1、2、3、4、5。工程风险损失等级标准为I、II、III、IV、V；专家打分值（P 值）为1、2、3、4、5。

三是计算风险指数并评定风险等级。

计算风险指数方法如下：

式（8）中：ωT为特征向量；FT为风险指数向量。

根据风险指数等级对应表，确定风险等级（见表5）。

表5 风险指数等级对应表

2 某桥梁施工安全风险评估

对某悬臂梁桥施工开展安全风险评估，将目标层确定为桥梁施工安全风险评估。根据工程特点进行层次分解，次一级指标设置为钻孔灌注桩施工、墩台柱施工、预制桥梁架设施工和桥梁悬臂浇筑施工，建立3 级指标如表6 所示。

表6 层次分析法指标表

邀请勘察、设计、施工、监理等单位副高以上职称的有同类项目参建经验的专家，依据表1、表3、表4 进行打分，结果如表7 所示。

表7 钻孔灌注桩施工风险判断矩阵

计算得到各个风险事件的权重，进行一致性验算，以校核权重是否在合理范围内，最终计算得出二级指标的风险指数，具体计算过程如下：

求和：

ϖ和=ϖ1+ϖ2+ϖ3+ϖ4+ϖ5=2.460+1.741+1.000+0.608+0.384=6.193

权重计算：

ω1=ω1/ϖ和=2.460/6.193=0.397

ω2=ω2/ϖ和=1.741/6.193=0.281

ω3=ω3/ϖ和=1.000/6.193=0.161

ω4=ω4/ϖ和=0.608/6.193=0.098

ω5=ω5/ϖ和=0.384/6.193=0.062

计算Aω：

计算λmax：

一致性指标计算：

根据表2，易知RI=1.12，调整CR 值：

符合一致性检验要求，权重设置合理。

特征向量如下：

风险指数向量计算：

风险指数计算：

根据表5，易知4＜7.437＜9，风险等级为II 级。

同理，计算得出墩台柱施工、预制梁板架设施工和悬臂浇筑施工的风险指数，判定风险等级，并进行汇总，具体如表8 所示。

表8 安全风险评估汇总表

3 结论

本文应用层次分析法，将目标层设置为桥梁施工安全风险评估，依次进行层次分解，构造了钻孔灌注桩施工、墩台柱施工、预制梁板架设施工和悬臂浇筑施工的安全风险评估模型，通过详细计算，得出如下结论：一是钻孔灌注桩施工风险等级为II 级；二是墩台柱施工、预制梁板架设施工和悬臂浇筑施工风险等级为III 级，需重点关注并制定详细措施加以防范。